説明

発光装置

【課題】発光面の輝度の均一性を高めることを可能とし、発光面の全領域の一部分を発光させることも可能とする。
【解決手段】第1の入光面12aに配置される、LED14A、14Bからの出射光は、入光面12aから導光板12内に入射して、2つの主面間を全反射しながら発光面12bへと到達し、発光面12bが点状発光する。発光面12bと交差する第2の入光面12fに配置される、LED14Cからの出射光は、第2の入光面12fから導光板12内に入射して、2つの主面を全反射しながら対向する周端面12fへと到達して反射される。又、LED14Cからの出射光は、第2の入光面12fから第1の入光面12aへも到達して、反射されることを繰り返す。反射を繰り返した光は発光面12bへと到達し、発光面12bの全体から出射され、発光面12bは均一発光する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、白色発光ダイオード(LED)を光源に用いた発光装置が、電子機器のバックライト等に広く用いられている。又、自動車のインストルメントパネル内に、所定の情報を表示するべく、コンパクトに収められた発光装置が多用されるようになっており(特許文献1、2参照)、かかる用途にも、LEDを光源に用いた発光装置が用いられている。
ところで、LEDの点状発光は、一般に広い角度分布を有することから、これを均一な照度分布を備えた発光装置として構成するために、ロッドインテグレータが用いられる場合がある。
【0003】
ロッドインテグレータは、ガラスや透明樹脂により構成され、例えば、図4(a)に示される中実型のロッドインテグレータ100と、図4(b)に示される中空型のロッドインテグレータ102とがある。前者は、LEDが対向配置される入光面100aと、入光面100aに対向する発光面100bとを有し、LEDからの出射光が入光面100aからその中実内部に入射して全反射を繰り返しながら発光面100bへと進むことにより、発光面100bの輝度の均一化が図られるものである(特許文献3参照)。
又、後者についても、LED104が対向配置される入光端部102aと、入光端部102aに対向する発光端部102bとを有し、LED104からの出射光が入光端部102aからその中空内部に入射して、内側面102cで全反射を繰り返しながら発光端部102bへと進むことにより、発光端部102bに配置される、空間光変調装置等の照射対象物(図示省略)の、輝度の均一化が図られるものである(特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−149768号公報
【特許文献2】特開2009−089437号公報
【特許文献3】特開2004−184612号公報
【特許文献4】特開2006−349987号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記のロッドインテグレータ100、102は、入光面100a、入光端部102aから内部に入射した光を全反射させながら発光面100b、発光端部102bへと送ることにより、輝度を均一化させるものであることから、輝度の均一性に優れた発光を得るためには、素子長(光軸方向の長さ)がより長いことが望ましい。従って、図5(b)に示される導光板106のように、素子長が短く、LED104が対向する入光面106aとこれに対向する発光面106bとの距離を十分に確保することが出来ないような場合には、発光面106bの輝度は、図5(a)に曲線Lで示されるように、発光面106bの全体に渡って、LED104の個数及び配置に応じた輝度分布の高低差が生じてしまうこととなる。
又、上記のロッドインテグレータ100、102は、輝度を均一化させることを主目的とするものであることから、それ以外の用途、例えば、必要に応じて発光面又は発光端部の全領域の一部分を発光させる発光装置には、適していないものである。
【0006】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、発光面の輝度の均一性を高めることを可能とし、発光面の全領域の一部分を発光させることも可能とすることにある。しかも、点状光源を用いた発光装置の、導光体(導光板)の素子長の如何に関わらず、これらの効果を得ることを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【0008】
(1)対向する2つの主面と該主面間をつなぐ周端面とを含み、一定の厚みを有する導光板と、該導光板の周端面の少なくとも一面に対向して配置される点状光源とを含み、前記導光板の点状光源が配置された面を除く周端面の一面が、発光面を構成する発光装置であって、
前記導光板の、前記発光面と対向する第1の入光面に配置される、第1の点状光源と、 前記発光面と交差する第2の入光面に配置される、第2の点状光源とを含む発光装置(請求項1)。
【0009】
本項に記載の発光装置は、導光板の発光面を構成する周端面と対向する、第1の入光面に配置される第1の点状光源からの出射光は、第1の入光面から導光板内に入射して、2つの主面間を全反射しながら発光面へと到達する。そして、発光面が点状に、若しくは、発光面を構成する周端面の一面の、全体のうちの一部の領域が発光するものである。ここで、「一部の領域」は、点状発光の範囲よりも発光面の長手方向(周端面の周方向)に、ある程度広がった範囲を意味する。
これに対し、発光面と交差する第2の入光面に配置される第2の点状光源からの出射光は、第2の入光面から導光板内に入射して、2つの主面を全反射しながら対向する周端面へと到達して反射され、かつ、第1の点状光源が配置された第1の入光面へも到達して反射されることを繰り返す。そして、反射を繰り返した光は発光面へと到達し、発光面の全体から出射される。すなわち、第2の入光面に配置される第2の点状光源からの出射光によって、発光面は均一発光することとなる。
【0010】
(2)上記(1)項において、前記導光板は矩形平板状をなしている発光装置。
本項に記載の発光装置は、矩形平板状の導光板の、対向する2つの主面間をつなぐ周端面の、第1の入光面に対向して配置される点状光源からの出射光により、第1の入光面と対向する発光面が点状に、若しくは、発光面の全体のうちの一部の領域が、発光するものである。又、発光面と交差する周端面である第2の入光面に配置される、第2の点状光源からの出射光によって、発光面は均一発光することとなる。
【0011】
(3)上記(1)(2)項において、前記第2の点状光源は、前記導光板の周端面の、前記発光面と交差する二面のうちの、少なくとも一面に配置される発光装置。
本項に記載の発光装置は、導光板の周端面の、発光面と交差する二面のうちの、少なくとも一面に配置される第2の点状光源からの出射光によって、上記作用を奏するものである。又、発光面と交差する二面に第2の点状光源が配置されることで、双方の第2の点状光源からの出射光によって、上記作用を二重に奏するものとなる。
【0012】
(4)上記(1)から(3)項において、前記第2の点状光源は、前記第1の点状光源が配置された第1の入光面の近傍に位置する発光装置(請求項2)。
本項に記載の発光装置は、第2の点状光源からの出射光が、2つの主面を全反射しながら対向する周端面へと到達する間に、第2の点状光源の近傍に位置する、第1の点状光源が配置された周端面で反射される機会が増し、発光面を構成する周端面へ向かう光が増加することとなる。又、第2の点状光源からの出射光が、対向する周端面へと到達して反射された後も、同様の作用を奏することとなる。よって、第2の点状光源による、発光面の均一発光の輝度が向上することとなる。
【0013】
(5)上記(1)から(4)項において、前記第1の点状光源は、独立して発光する複数の発光素子を含む発光装置。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源が、独立して発光する複数の発光素子からなることで、発光面を点状に、若しくは、発光面の全体のうちの、一部の領域を発光させる際に、発光素子毎の発光により、様々な発光パターンを実現するものである。
【0014】
(6)上記(5)項において、前記独立して発光する複数の発光素子が、前記第1の入光面に沿って複数配置されてなる発光装置(請求項3)。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源を構成する、独立して発光する複数の発光素子が、第1の入光面に沿って複数配置されることで、独立して発光する各発光素子からの出射光は、第1の入光面から導光板内に入射して、2つの主面間を全反射しながら発光面へと到達し、発光面の一部が点状に、若しくは、発光面の全体のうちの一部の領域が、発光するものである。
【0015】
(7)上記(1)から(6)項において、前記第1の点状光源には、発光色の異なる発光素子が含まれる発光装置(請求項4)。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源の、発光素子の発光色毎に、発光面が点状に、若しくは、発光面の全体のうちの一部の領域が、異なる色で発光するものとなる。
【0016】
(8)上記(1)から(7)項において、前記第1の点状光源と、前記第2の点状光源とは、発光色が異なる発光装置(請求項5)。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源からの出射光により、発光面が点状に、若しくは、発光面の全体のうちの一部の領域が発光する際と、第2の点状光源からの出射光による発光面の均一発光の際とで、発光色が異なるものとなる。
【0017】
(9)上記(1)から(8)項において、前記第1の点状光源には、その発光面が、前記第1の入光面に対し平行に配置された発光素子と、前記第1の入光面に対し非平行に配置された発光素子とが含まれる発光装置(請求項6)。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源の発光素子の一部を、その発光面が第1の入光面に対し非平行となるように配置することで、当該発光素子からの出射光が、第1の入光面に入光する位置又は角度を調整し、発光面の点状に発光する位置、若しくは、発光面の全体のうちの一部の領域の発光位置を、調整するものである。
【0018】
(10)上記(1)から(9)項において、前記第1の点状光源のドライバは、前記独立して発光する複数の発光素子を、前記第1の入光面の長手方向の一端から他端に向けて、順次点灯制御するものである発光装置(請求項7)。
本項に記載の発光装置は、第1の点状光源が、そのドライバによって、第1の入光面の長手方向の一端から他端に向けて、複数の発光素子を順次点灯するように制御されることで、発光面の点状に発光する位置、若しくは、発光面を構成する周端面の一面の、全体のうちの一部の領域の位置が、発光面の長手方向の一端から他端に向けて、順次移動するものとなる。
【0019】
(11)上記(1)から(10)項において、前記第1、第2の点状光源及び前記導光板の発光面を構成する部分を除く周囲を覆う反射部材を備える発光装置(請求項8)。
本項に記載の発光装置は、第1、第2の点状光源及び導光板の発光面を構成する部分を除く周囲を覆う反射部材によって、導光板の主面及び発光面以外の周端面から外部へと漏れ出す光についても反射させ、導光板内へと再入射させるものである。そして、導光板内へと再入射した光は、上述の発光面の発光に寄与するものとなる。
【発明の効果】
【0020】
本発明はこのように構成したので、発光面の輝度の均一性を高めることを可能とし、発光面の全領域の一部分を発光させることも可能となる。しかも、点状光源を用いた発光装置の、導光体(導光板)の素子長の如何に関わらず、これらの効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係る発光装置を模式的に示すものであり、(a)は分解状態を示す斜視図、(b)は組み上がった状態を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る発光装置の、導光板と点状光源とを示す平面図であり、(a)は図1に示される態様を、(b)は応用例を示すものである。
【図3】図2(a)に示される態様の発光装置により得られる、発光パターンを示す説明図であり、(a)は、第2の点状光源により得られる発光パターンを示す平面図及び正面図、(b)〜(d)は、第1の点状光源により得られる発光パターンを示す平面図及び正面図である。
【図4】従来の発光装置の導光体を模式的に示すものであり、(a)は中実型のロッドインテグレータを示す斜視図、(b)は中空型のロッドインテグレータを示す断面図である。
【図5】導光体の素子長を短くした場合の問題点を説明するものであり、(a)は(b)に係る導光板の輝度分布を示すグラフ、(b)は素子長の短い導光板とLEDとを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1に示されるように、本発明の実施の形態に係る発光装置10は、導光板12と、複数の点状光源としてのLED14と、LED14を実装する回路基板16Bと、LED14の発光面14aを除いた導光板12の特定部分を覆うハウジング16Aとを備え、これらが一体のユニットとして構成されるものである。このうち、ハウジング16Aと回路基板16Bとで、後述する反射部材16を構成するものである。図1(a)の符号13は、回路基板16Bに実装され、外部回路と接続されるコネクタである。
【0023】
導光板12は、図1(a)、図2(a)に示されるように、対向する2つの主面12c、12dと、主面12c、12d間をつなぐ周端面12a、12b、12fとを含むものである。又、導光板12の厚み(主面12c、12d間の距離)は一定であり、平面視で矩形平板状をなしている。ここで、導光板12は透明樹脂材料を成形してなる板状の導光体である。導光板12の好適な透明樹脂材料には、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポレオレフィン樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が含まれる。
【0024】
又、導光板12の周端面の一面12aに対向する第1の光源としてのLED14(14A、14B)が、周端面の一面12aに沿って複数配置されており、この一面12aは、入光面となっている。そして、LED14が配置された周端面の一面12a(以下、「第1の入光面」ともいう。)と対向する一面12bが、発光面(以下、12bを「発光面」ともいう。)として用いられるものである。
これらのLED14A、14Bのドライバは、第1の入光面12aの長手方向の一端から他端に向けて、LED14A、14Bを、順次点灯制御させることが可能なものとして構成さている。なお、このドライバは、回路基板16Bに実装されていてもよく、回路基板16Bの外部に設置されていても良い。
【0025】
更に、導光板12の周端面の、発光面12bと直交する周端面12fにも、第2の点状光源としてのLED14(14C)が配置されており、周端面12fは第2の入光面となっている。LED14(14C)は、周端面の一面12f(図示の例では対向する二面であるが、何れか一面であっても良い。)の、第1の入光面12aの近傍に位置するように配置されている。図示の例では、LED14Aの発光色は赤色、LED14Bの発光色はオレンジ色、LED14Cの発光色は緑色となっている。
【0026】
又、ハウジング16Aは、白色樹脂(白色ポリカ)で構成され、回路基板16Bは、導光板12との対向面が白色に塗装されることで、光の反射効率を高めている。更に、図示は省略するが、適宜、導光板12の第1の入光面12aには、導光板12の厚み方向へと延びる入光プリズムが形成されている。又、同様に、導光板12の発光面12bにも、導光板12の厚み方向へと延びるプリズム形状が形成され、又は、プリズムシートが配置される。なお、個々に用いられる具体的なプリズム形状については、適切な光の拡散効果が得られるものであれば良い。
なお、図示の導光板12は、その平面視において、発光面を構成する周端面12bの辺長よりも、発光面12bと直交する第2の入光面12f(図1(b)参照)の辺長が、短く形成されている。本発明の実施の形態では、発光面を構成する周端面12bの辺長が50mmであるのに対し、発光面12bと直交する周端面12fの辺長は20mmとなっている。
【0027】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、本発明の実施の形態に係る発光装置10は、導光板12の発光面12bと対向する第1の入光面12aに配置される、第1の点状光源としてのLED14A、14Bからの出射光は、入光面12aから導光板12内に入射して、2つの主面12c、12d間を全反射しながら発光面12bへと到達する。そして、発光面12bが点状に、若しくは、発光面12bの、全体のうちの一部の領域が発光するものである。図3(b)〜(d)に示される例では、赤色に発光するLED14Aが発光することによって、発光面12bが点状、ないし、発光面12bの一部の領域が、赤色に発光している様子を示している。なお、図示は省略するが、オレンジ色に発光するLED14Bが発光することによっても、発光面12bのLED14Bと対応する位置にて、オレンジ色に発光することとなる。
【0028】
これに対し、図3(a)に示されるように、発光面12bと交差する第2の入光面12fに配置される、第2の点状光源としてのLED14Cからの出射光は、第2の入光面12fから導光板12内に入射して、2つの主面12c、12dを全反射しながら対向する周端面12fへと到達して反射される。又、LED14Cからの出射光は、第2の入光面12fから第1の点状光源であるLED14A、14Bが配置された第1の入光面12aへも到達して、反射されることを繰り返す。そして、反射を繰り返した光は発光面12bへと到達し、発光面12bの全体から出射されるものである。すなわち、第2の入光面12fに配置されるLED14Cの、緑色の出射光によって、発光面12bは緑色に均一発光することとなる。
【0029】
このように、本発明の実施の形態に係る発光装置10によれば、発光パターンの異なる発光を、発光面12bに実現することが可能となる。そして、発光面12bの異なる発光パターン毎に、意味づけを行うような運用を行うことで、発光装置10を、様々な情報の発信手段として活用することも可能となる。
なお、第2の点状光源としてのLED14Cは、発光面12bと交差する二面12fの一面にのみ設けられていても良いが、図示の如く両面に設けられることで、LED14Cからの出射光からの、上記作用効果を二重に奏するものとなり、発光面12bの均一発光を、より高い輝度で得ることが可能となる。
【0030】
又、第2の点状光源であるLED14Cが、第1の点状光源14A、14Bが配置された周端面(第1の入光面)12aの近傍に位置することにより、LED14Cからの出射光が、2つの主面12c、12dを全反射しながら対向する周端面14fへと到達する間に、第1の入光面12aで反射される機会が増し、発光面12bへ向かう光が増加することとなる。又、LED14Cからの出射光が、対向する周端面12fへと到達して反射された後も、同様の作用を奏することとなる。よって、第2の点状光源であるLED14Cによる、発光面12bの均一発光の輝度が向上することとなる。
なお、導光板12の第1の入光面12aに、導光板12の厚み方向へと延びる入光プリズムが形成されている場合には、LED14Cからの出射光の光路を分散させることに寄与し、発光面12bの均一発光を促進するものとなる。
【0031】
又、第1の点状光源であるLED14A、14Bは、発光面12bと対向する第1の入光面12aに沿って複数配置されており、第1の点状光源14A、14Bからの各出射光は、入光面12aから導光板12内に入射して、2つの主面12c、12d間を全反射しながら発光面12bへと到達することで、発光面12bがこれら第1の点状光源14A、14Bの発光を受けて、図3(b)〜(d)に示されるような、点状発光、若しくは、発光面12bの全体のうちの一部の領域が発光するものである。
【0032】
しかも、発光面12bと対向する第1の入光面12aに沿って複数配置されている第1の点状光源が、独立して発光する複数のLED14A、14Bからなることで、発光面12bを点状に、若しくは、発光面12bの、全体のうちの一部の領域を発光させる際に、LED14A、14B毎の発光により、様々な発光パターンを実現することが可能となる。なお、図3(b)〜(d)の例では、赤色発光LED14Aが、各々単独で発光する場合を例示しているが、2つ以上のLED14Aが同時に点灯しても良い。又、オレンジ色に発光するLED14Bが、各々単独で、又は、同時に点灯することとしても良い。更には、LED14A、14Bが同時に発光することとしても良い。
【0033】
又、上述の如く、第1の点状光源であるLED14A、14Bからの出射光により、発光面12bが点状に、若しくは、発光面12bの全体のうちの一部の領域が発光する際の赤色、オレンジ色又はこれらの混色からなる発光色と、第2の点状光源であるLED14Cからの出射光による、発光面12bの緑色の均一発光とで、発光色が異なるものとなる。
更に、第1の点状光源であるLED14A、14Bとの発光色が異なることで、発光面12bが点状に、若しくは、発光面12bの全体のうちの一部の領域が、赤色またはオレンジ色に発光するものとなる。
よって、発光面12bの異なる発光色毎に、意味づけを行うような運用を行うことで、発光装置10を、様々な情報の発信手段として活用することも可能となる。
【0034】
更に、第1の点状光源であるLED14A、14Bのドライバは、入光面12aの長手方向の一端から他端に向けて、複数のLED14A(14B)を、順次点灯制御させることも可能である。これによって、発光面12bの点状に発光する位置、若しくは、発光面12bの、全体のうちの一部の領域の発光が、図3(b)〜(d)に示されるように、一端から他端に向けて順次移動するものとなる。
よって、発光面12bの点状、若しくは、全体のうちの一部の領域の、赤色またはオレンジ色の発光方向に、意味づけを行うような運用を行うことで、発光装置10を、様々な情報の発信手段として活用することも可能となる。
【0035】
更に、ハウジング16A及び回路基板16Bが、LED14A、14B、14C、及び、導光板12の発光面12bを除く周囲を覆う反射部材16を構成しており、この反射部材16によって、導光板12の主面12c、12d、及び、発光面12b以外の周端面12a、12fから外部へと漏れ出す光についても反射させ、導光板12内へと再入射させることが可能である。そして、導光板12内へと再入射した光は、上述した発光面12bの発光に寄与するものとなり、発光輝度を高めることが可能となる。
【0036】
なお、図2(b)には、第1の点状光源を構成するLED14A、14Bの、レイアウトの応用例が示されている。この応用例では、オレンジ色に発光するLED14Bの発光面と、導光板12の入光面12aとのなす角度が非平行となるように、角度を与えて設置されている。一方、赤色に発光するLED14Aの発光面と、導光板12の入光面12aとは、図2(a)の例と同じく平行となるように配置されている。
この場合には、発光面12bの点状に発光する位置、若しくは、一部の発光領域の位置を、発光素子毎により細かく調整することが可能となる。そして、図2(b)の例では、LED14Bの一方によるオレンジ色の発光が、発光面12bを正面視して、左側半分の領域12bLと、右側半分の領域12bRとに分かれたものとなる。
【符号の説明】
【0037】
10:発光装置、12:導光板、12a:第1の入光面、12b:発光面、 12c、12d:主面、12f:発光面と直交する周端面(第2の入光面)、 14、14A、14B、14C:LED、16:反射部材、16A:ハウジング、16B:回路基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
対向する2つの主面と該主面間をつなぐ周端面とを含み、一定の厚みを有する導光板と、
該導光板の周端面の少なくとも一面に対向して配置される点状光源とを含み、
前記導光板の点状光源が配置された面を除く周端面の一面が、発光面を構成する発光装置であって、
前記導光板の、前記発光面と対向する第1の入光面に配置される、第1の点状光源と、
前記発光面と交差する第2の入光面に配置される、第2の点状光源とを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記第2の点状光源は、前記第1の点状光源が配置された第1の入光面の近傍に位置することを特徴とする請求項1記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1の点状光源は、独立して発光する複数の発光素子が、前記第1の入光面に沿って複数配置されてなることを特徴とする請求項1又は2記載の発光装置。
【請求項4】
前記第1の点状光源には、発光色の異なる発光素子が含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の発光装置。
【請求項5】
前記第1の点状光源と、前記第2の点状光源とは、発光色が異なることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の発光装置。
【請求項6】
前記第1の点状光源には、その発光面が、前記第1の入光面に対し平行に配置された発光素子と、前記第1の入光面に対し非平行に配置された発光素子とが含まれることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の発光装置。
【請求項7】
前記第1の点状光源のドライバは、前記独立して発光する複数の発光素子を、前記第1の入光面の長手方向の一端から他端に向けて、順次点灯制御するものであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の発光装置。
【請求項8】
前記第1、第2の点状光源及び前記導光板の発光面を構成する部分を除く周囲を覆う反射部材を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の発光装置。

【図1】
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【図4】
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【図5】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−252952(P2012−252952A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−126428(P2011−126428)
【出願日】平成23年6月6日(2011.6.6)
【出願人】(000114215)ミネベア株式会社 (846)
【Fターム(参考)】